Versteckte Krankheitserreger im Wasser
Studie der Karl Landsteiner Privatuniversität zeigt das bis dato unerkannte Überdauern von Darmviren in Wasseramöben. Die Forscher fordern eine sofortige Neubeurteilung von Regeln und Untersuchungen zur Wassersicherheit.
Wichtige Auslöser viraler Magen-Darm-Erkrankungen können über längere Zeit in freilebenden Amöben überdauern, die in natürlichen und technischen Wassersystemen weit verbreitet sind. Dies ist das Ergebnis einer Studie der Karl Landsteiner Privatuniversität (KL Krems) gemeinsam mit internationalen Partnern. Die Analyse ergab, dass sich sogenannte Noro- und Adenoviren in verschiedenen Entwicklungsstadien der Amöben „verstecken“ können – und danach auch weiterhin infektiös bleiben.
Gesundheitliche Belastungen durch Krankheitserreger in Wasser und Lebensmitteln
Diese Resultate legen nahe, dass freilebende Amöben als eine Art versteckter Trojaner bisher unterschätzte Reservoirs und Transportvehikel für Magen-Darm-Viren sein können. Das könnte erklären, warum bestimmte Viren in manchen Wassersystemen länger nachweisbar sind als erwartet. Und das könnte vor allem eine verfeinerte Risikobewertungen und Ableitung von Managementmaßnahmen bei der Nutzung von Wasserressourcen rechtfertigen, appellieren die Forscher der KL Krems.
Krankheitserreger in verunreinigtem Wasser und in Lebensmitteln verursachen global nach wie vor erhebliche gesundheitliche Belastungen, obwohl Trinkwasseraufbereitung und Abwasserbehandlung deutlich verbessert wurden. Das Humane Norovirus etwa ist die häufigste Ursache akuter viraler Gastroenteritis, wobei bereits wenige Viruspartikel ausreichen, um Infektionen auszulösen. Humane Adenoviren werden ebenfalls regelmäßig in Abwässern und in abwasserbelasteten Flüssen und Seen nachgewiesen.
Ein Versteck im Einzeller
Klassische Konzepte der Wassersicherheit betrachten Viren vor allem als frei im Wasser schwebende oder an Partikel gebundene Einheiten. Tatsächlich konnte aber kürzlich gezeigt werden, dass auch freilebende Amöben (Anm. Einzeller in Wassersystemen, die bisher nur als Reservoir für Bakterien und andere Mikroorganismen bekannt waren) pathogene Viren beherbergen können.
Vor diesem Hintergrund untersuchte das Team des Fachbereichs Wasserqualität und Gesundheit der KL Krems gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen aus Kanada, Asien und Australien, wie eben diese Noro- und Adenoviren in verschiedenen Amöbenarten überdauern und welchen Einfluss das auf das Infektionsrisiko durch Wasser haben könnte. “In der Wasser-Mikrobiologie kennen wir Amöben seit Langem als Wirte für Bakterien wie Legionellen. Doch ihre Rolle für menschliche Magen-Darm-Viren ist bisher erstaunlich wenig beachtet worden“, erläutert Mats Leifels, Wissenschaftler am Fachbereich Wasserqualität und Gesundheit der KL Krems und Erstautor der Studie.
Die Frage der Sicherheit von etablierten Aufbereitungsverfahren
„Unsere Experimente zeigen, dass häufig vorkommende Amöben diese Viren nicht einfach verdauen und somit inaktivieren, sondern sie schützen, transportieren und im Fall des Adenovirus unterstützen sie möglicherweise sogar frühe Schritte viraler Reproduktion“, betont Leifels. Dieses Zusammenwirken von Einzellern wie Amöben und Magen-Darm-Viren verändere den Blick darauf, wie Wasser als Übertragungsweg funktioniert und wie sicher etablierte Aufbereitungsverfahren Viren tatsächlich inaktivieren können.
Um diese Fragen zu untersuchen, kultivierte das Team die humanen Noro- und Adenoviren gemeinsam mit drei freilebenden Amöbenarten (Anm. Vermamoeba vermiformis, Acanthamoeba polyphaga, Willaertia magna). Alle drei Arten kommen in realen Wassersystemen häufig vor. Bei den Versuchen zeigte sich, dass nach der Übertragung von Adenovirus-haltigen Amöben auf Zellkulturen infektiöse Viren nachzuweisen sind. Die “Passage” über die Amöben machte die Viren also nicht unschädlich. Zusätzlich wies das Team Adenovirus-mRNA (Anm. kurzlebiger genetischer Botenstoff) für die Bildung viraler Faserproteinen nach und auch das ist ein Hinweis auf eine mögliche Virusvermehrung im Amöbenwirt.
Mögliche Folgen für den Schutz von Wasser
Grundsätzlich sind freilebende Amöben ausgesprochen widerstandsfähig. In ihrer Ruheform, der Zyste, überstehen sie hohe Dosen gängiger chemischer Desinfektionsmittel wie etwa Chlor. Unter solchen Bedingungen werden viele andere Mikroorganismen hingegen inaktiviert. Wenn pathogene Viren von Amöben aufgenommen und mittransportiert werden, können sie daher möglicherweise einzelnen Barrieren in Aufbereitungs- und Sanitärsystemen entgehen.
Die neue Studie legt nun nahe, dass solche Amöben-assoziierten Viren nicht nur für die Trinkwassergewinnung relevant sind, sondern auch für abwasserbelastete Badegewässer und für Systeme der Wasserwiederverwendung. „Aus Sicht der mikrobiologischen Risikobewertung müssen wir freilebende Amöben als mögliche Reservoirs und Transportvehikel, also quasi „virale Trojaner“, zukünftig mitbedenken, wenn wir Aussagen über die Persistenz und ihre Effizienz der Entfernung von Wasser-übertragbaren, fäkalbürtigen Viren tätigen“, erklärt Andreas Farnleitner, Leiter des Fachbereich Wasserqualität und Gesundheit an der KL Krems. „Nur dann bilden unsere Konzepte zur Wassersicherheit die tatsächliche Komplexität realer Wassersysteme ab“, unterstreicht Farnleitner.
Konzentration auf interdisziplinäre Themenfelder mit hoher gesundheitspolitischer Relevanz
Mit Klimawandel, Urbanisierung und zunehmender Wasserknappheit wächst der Druck auf Oberflächen- und Grundwasserressourcen. Damit steigt auch der Bedarf, verborgene mikrobielle Wechselwirkungen besser zu verstehen. Die Studien-Autoren betonen, dass die vorliegenden Ergebnisse auf Labormodellen beruhen. Weitere Studien sollen nun etwa klären, welche Virusmengen in Amöben in realen Gewässern tatsächlich vorkommen. Die Forscher sehen jetzt gute Gründe, freilebende Amöben in zukünftigen Studien zur Wassersicherheit und Wasserwiederverwendung zu berücksichtigen. Außerdem brauche es Monitoring Ansätze, die zwischen wirklich inaktivierten und infektiösen Viren unterscheiden, die im Inneren von Protozoen vorkommen.
Die aktuelle Studie fügt sich nahtlos in den strategischen Fokus der KL Krems ein : In ihrer Forschung konzentriert sich die Universität auf interdisziplinäre Themenfelder mit hoher gesundheitspolitischer Relevanz – darunter der Forschungsschwerpunkt Exposom & Umweltgesundheit mit den Themen Ernährungswissenschaften, Allergologie sowie Wasserqualität und Gesundheit. Mit den neuen Daten zur „Viren – Amöben-Interaktion“ wollen KL Krems und ihre Partnerinstitutionen Regulierungsbehörden dabei unterstützen, nachhaltige und wissenschaftlich fundierte („global-change-resistente“) Maßnahmen zum Schutz der öffentlichen Gesundheit weiterzuentwickeln. (red/rucz, red/czaak)